Três Sistemas Essenciais de Marcação a Laser Explicados

Sistema de Marcação a Laser Modo Máscara

A marcação a laser modo máscara também é chamada de marcação por projeção. O sistema de marcação a laser modo máscara é composto por um laser, uma placa de máscara e uma lente de imagem. Seu princípio de funcionamento é que o feixe de laser expandido pelo telescópio é projetado uniformemente na placa de máscara pré-fabricada, e a luz é transmitida pela parte entalhada. O padrão na máscara é imaginado na peça (plano focal) através da lente. Geralmente cada pulso pode formar uma marca. A superfície do material irradiada pelo laser é rapidamente aquecida para vaporizar ou produzir uma reação química, e a mudança de cor ocorre para formar uma marca claramente distinguível. A marcação modo máscara geralmente usa laser CO2 e laser YAG. A principal vantagem da marcação modo máscara é que um pulso de laser pode produzir uma marca completa incluindo vários símbolos de uma vez, então a velocidade de marcação é rápida. Para produtos de alto volume, você pode marcar diretamente na linha de produção. As desvantagens são pouca flexibilidade de marcação e baixa utilização de energia.

Sistema de Marcação a Laser por Matriz (Array)

O sistema de marcação a laser por matriz usa vários pequenos lasers para emitir pulsos ao mesmo tempo. Após passar pelo espelho e lente de foco, vários pulsos de laser são ablacionados (fundidos) na superfície do material marcado para formar pequenos poços de tamanho e profundidade uniformes. Cada caractere, o padrão é composto por esses pequenos poços redondos pretos, geralmente 5 pontos em traços horizontais e 7 pontos em traços verticais, formando assim uma matriz 5×7. A marcação por matriz geralmente usa lasers CO2 excitados por RF de baixa potência, e sua velocidade de marcação pode chegar a 6000 caracteres/s, o que a torna uma escolha ideal para marcação online de alta velocidade. Sua desvantagem é que só pode marcar caracteres de pontos e só pode atingir 5×7.

Sistema de Marcação a Laser por Varredura (Scanning)

O sistema de marcação a laser por varredura é composto de três partes: computador, laser e mecanismo de varredura XY. Seu princípio de funcionamento é inserir a informação a ser marcada no computador. O computador controla o laser e o mecanismo de varredura XY de acordo com o programa pré-projetado para fazer o sistema óptico especial transformar o ponto de laser de alta energia varrer e mover na superfície processada para formar uma marca.

Geralmente o mecanismo de varredura X-Y tem duas formas estruturais: uma é tipo varredura mecânica, a outra é tipo varredura galvanométrica.

1. Varredura Mecânica

O sistema de marcação por varredura mecânica não usa o ângulo variável do espelho para mover o feixe de luz, mas usa um método mecânico para transladar as coordenadas XY do espelho para mudar a posição do feixe de laser na peça. O mecanismo de varredura XY deste sistema de marcação é geralmente modificado com um plotter. Seu processo de trabalho: o feixe de laser passa pelo espelho e pelo caminho de luz de retorno, e então atinge a peça a ser processada através da ação da caneta de luz (lente de foco). O braço da caneta do plotter só pode carregar o espelho e mover para frente e para trás na direção do eixo X; a caneta de luz e seu espelho superior (os dois são fixados juntos) só podem mover na direção do eixo Y. Sob o controle do computador (geralmente sinais de controle de saída através da porta paralela), o movimento da caneta de luz na direção Y e o movimento do braço da caneta na direção X podem fazer o laser de saída atingir qualquer ponto no plano, marcando assim quaisquer gráficos e textos.

2. Tipo Varredura Galvanométrica

O sistema de marcação por varredura galvanométrica é composto principalmente por laser, espelho de deflexão XY, lente de foco, computador, etc. Seu princípio de funcionamento é que o feixe de laser incide em dois espelhos (galvanômetro), e o ângulo de reflexão do espelho é controlado por um computador. Os dois espelhos podem ser varridos ao longo dos eixos X e Y respectivamente, de modo a atingir a deflexão do feixe de laser, para que o ponto de foco do laser de certa densidade de potência mova no material de marcação de acordo com os requisitos, deixando assim uma marca permanente na superfície do material. O ponto focal pode ser redondo ou retangular.

No sistema de marcação a laser galvanométrica, gráficos vetoriais e texto podem ser usados. Este método adota o método de processamento gráfico de software gráfico no computador. Tem as características de alta eficiência de desenho, boa precisão gráfica, e sem distorção. Melhorou muito a qualidade e velocidade da marcação a laser. Ao mesmo tempo, a marcação galvanométrica também pode usar o método de marcação por matriz de pontos. Este método é muito adequado para marcação online. Dependendo da linha de produção em diferentes velocidades, um galvanômetro de varredura ou dois galvanômetros de varredura podem ser usados. Comparado com a marcação tipo matriz, pode marcar mais informações de matriz de pontos, o que tem maior vantagem para marcação de caracteres chineses.

O sistema de marcação a laser por varredura galvanométrica geralmente usa laser Nd:YAG de bombeamento óptico contínuo com comprimento de onda de trabalho de 1,06 μm. A potência de saída é de 10 a 120 W. A saída do laser pode ser contínua ou Q-switched. O laser CO2 excitado por RF desenvolvido também é usado em marcador a laser de varredura galvanométrica.

A marcação tipo varredura galvanométrica pode ser usada para marcação vetorial e marcação por matriz de pontos devido à sua ampla faixa de aplicação, a faixa de marcação é ajustável, e tem velocidade de resposta rápida e alta velocidade de marcação (poucas centenas de caracteres podem ser marcados por segundo). As vantagens de alta qualidade de marcação, bom desempenho de vedação do caminho óptico, e forte adaptabilidade ao ambiente tornaram-se produtos principais, e são considerados para representar a direção futura de desenvolvimento de marcadores a laser e têm amplas perspectivas de aplicação.

Lasers Usados para Marcação

Os lasers usados para marcação incluem principalmente laser Nd:YAG e laser CO2. O laser gerado pelo laser Nd:YAG pode ser bem absorvido por metais e pela maioria dos plásticos, e seu comprimento de onda curto (1,06 μm) e ponto focal pequeno o tornam o mais adequado para marcação de alta definição em metais e outros materiais. O comprimento de onda do laser produzido pelo laser CO2 é 10,6 μm. Produtos de madeira, vidro, polímeros e a maioria dos materiais transparentes têm bom efeito de absorção, por isso é particularmente adequado para marcação em superfícies não metálicas.

A desvantagem do laser Nd:YAG e laser CO2 é que o dano térmico e difusão térmica do material são sérios, e o efeito de borda quente frequentemente torna a marca borrada. Em contraste, ao marcar com luz ultravioleta gerada por laser excimer, o material não é aquecido, apenas a superfície do material é evaporada, um efeito fotoquímico é produzido no tecido da superfície, e uma marca é deixada na superfície do material. Portanto, ao marcar com laser excimer, a borda da marca é muito clara. Devido à grande absorção de luz ultravioleta pelo material, o efeito do laser no material ocorre apenas na camada mais externa do material, e há quase nenhum dano de queima ao material, então o laser excimer é mais adequado para marcação de materiais.